ASTM D5454-11 روش آزمون استاندارد برای محتوای بخار آب سوخت‌های گازی با استفاده از آنالایزرهای رطوبت الکترونیکی

استاندارد «ASTM D5454-11 روش آزمون استاندارد برای محتوای بخار آب سوخت‌های گازی با استفاده از آنالایزرهای رطوبت الکترونیکی» که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است، روشی را برای تعیین محتوای بخار آب سوخت‌های گازی با استفاده از آنالایزرهای رطوبت الکترونیکی شرح می‌دهد. چنین آنالایزرهایی معمولاً از سلول‌های حسگر مبتنی بر پنتوکسید فسفر، اکسید آلومینیوم یا حسگرهای سیلیکون، سلول‌های نوع پیزوالکتریک و فناوری‌های مبتنی بر لیزر استفاده می‌کنند.

برای اهداف این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف زیر اعمال می شود:

• سلول نوع خازنی از آلومینیوم پوشیده شده با اکسید آلومینیوم به عنوان بخشی از خازن استفاده می‌کند. لایه دی‌الکتریک اکسید آلومینیوم، ظرفیت خازن را با توجه به بخار آب موجود تغییر می‌دهد. برخلاف سلول‌های پنتوکسید فسفر، این نوع سلول‌ها پاسخ غیرخطی دارند. اگر به جای آلومینیوم از سیلیکون استفاده شود، سلول سیلیکونی پایداری بهبود یافته و پاسخ بسیار سریعی ارائه می‌دهد.
• پیل نوع الکترولیتی از دو سیم الکترود از جنس فلز نجیب که با پنتوکسید فسفر پوشانده شده‌اند، تشکیل شده است. یک ولتاژ بایاس به الکترودها اعمال می‌شود و بخار آب به صورت شیمیایی واکنش می‌دهد و جریانی بین الکترودها متناسب با بخار آب موجود تولید می‌کند.
• این حسگر از نوع پیزوالکتریک است و از یک جفت الکترود تشکیل شده که یک مبدل کریستال کوارتز را پشتیبانی می‌کنند. وقتی ولتاژ به سنسور اعمال می‌شود، نوسان بسیار پایداری رخ می‌دهد. سطوح حسگر با یک پلیمر جاذب رطوبت پوشانده شده‌اند. با تغییر مقدار رطوبت جذب شده روی پلیمر، تغییر متناسبی در فرکانس نوسان رخ می‌دهد.
• سلول نوع لیزری شامل یک سلول نمونه است که یک سر نوری به یک سر آن و یک آینه به سر دیگر آن متصل است. سر نوری حاوی یک لیزر NIR است که نور را در طول موجی منتشر می‌کند که توسط مولکول‌های آب جذب می‌شود. یک آشکارساز حساس به نور با طول موج NIR در کنار لیزر نصب شده است. نور لیزر از انتهای دیگر عبور می‌کند و به آشکارساز در هد اپتیکی برمی‌گردد. بخشی از نور ساطع شده، متناسب با مولکول‌های آب موجود، هنگام عبور نور از سلول نمونه و بازگشت به آشکارساز، جذب می‌شود.
• میزان آب معمولاً نقطه شبنم در فشار اتمسفر است و بر حسب درجه فارنهایت یا سانتیگراد یا ... اندازه‌گیری می‌شود. پوند/میلیون فوت مکعب استاندارد، بر حسب بیان می‌شود. اصطلاح دوم در این روش آزمایش به این دلیل استفاده می‌شود که واحد معمول خواندن برای آنالایزرهای الکترونیکی است. یک پوند در هر میلیون فوت مکعب استاندارد معادل ۲۱.۱ ppm یا ۱۶.۱ میلی‌گرم بر متر مکعب بخار آب بر حسب حجم است. آنالایزرها باید محدوده‌ای از 21,1 تا 16,1 پوند در میلیون فوت مکعب استاندارد را پوشش دهند.
• نقطه شبنم آب، دمایی است که در آن آب مایع شروع به چگالش از بخار آب موجود (در فشار مشخص) می‌کند. نمودارهای نقطه شبنم در مقابل فشار و محتوای آب در استاندارد «ASTM D1142-95 روش آزمون استاندارد برای محتوای بخار آب سوخت‌های گازی با اندازه‌گیری دمای نقطه شبنم» آمده است.

میزان آب موجود در سوخت گازی مهمترین عامل مؤثر بر خوردگی داخلی است. هیدرات‌ها، ترکیبی نیمه جامد از هیدروکربن‌ها و آب، تحت شرایط مساعد تشکیل می‌شوند و باعث مشکلات عملیاتی جدی می‌شوند. ارزش حرارتی سوخت با غلظت آب کاهش می‌یابد. به همین دلیل، سطح غلظت آب در سیستم‌های گاز طبیعی مرتباً اندازه‌گیری می‌شود. مشخصات معمول خط لوله، ۴ تا ۷ پوند در میلیون فوت مکعب استاندارد است. این روش آزمون، اندازه‌گیری محتوای بخار آب را با استفاده از ابزار دقیق الکترونیکی با قرائت مستقیم توصیف می‌کند.

دستگاه رطوبت سنج دستگاهی است که میزان رطوبت را با روش خشک کردن تعیین می‌کند و از یک واحد توزین و گرمایش هالوژن تشکیل شده است. این دستگاه برای کنترل کیفیت و نیازهای تولید در صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و سایر صنایع مناسب است.

به طور کلی، قراردادهای حاکم بر انتقال گاز طبیعی از طریق خط لوله شامل مشخصاتی هستند که حداکثر غلظت مجاز بخار آب را محدود می‌کنند. بخار آب بیش از حد می‌تواند باعث ایجاد شرایط خورنده شود و به خطوط لوله و تجهیزات آسیب برساند. همچنین می‌تواند متراکم و منجمد شود یا هیدرات‌های متان تشکیل دهد و باعث انسداد شود. میزان بخار آب همچنین بر ارزش حرارتی گاز طبیعی تأثیر می‌گذارد و بنابراین بر کیفیت گاز تأثیر می‌گذارد. این روش آزمایش امکان تعیین میزان آب موجود در گاز طبیعی را فراهم می‌کند.

اگر نمودار قابل قبولی که تغییرات محتوای بخار آب را با دمای اشباع یا نقطه شبنم آب در یک محدوده فشار مناسب نشان دهد، برای گاز مورد آزمایش موجود باشد، محتوای بخار آب را می‌توان مستقیماً با استفاده از دمای نقطه شبنم آب مشاهده شده و فشاری که در آن تعیین انجام می‌شود، محاسبه کرد.

در میان مطالعات متعدد آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی که سازمان ما برای مشاغل در بخش‌های مختلف ارائه داده است، خدمات آزمایشی تعریف شده در استاندارد "ASTM D5454-11 روش آزمون استاندارد برای محتوای بخار آب سوخت‌های گازی با استفاده از آنالیزورهای رطوبت الکترونیکی" را نیز با کادر آموزش دیده و متخصص و تجهیزات پیشرفته فناوری خود ارائه می‌دهد.